CFDを用いた微粉炭バーナ內の流動および粒子挙動の解明

摘要

石炭を燃料とした事業用ポイラのほとんどは，数十μm程度に微粉砕された石炭を空気搬送によりバーナから噴霧する微粉炭燃焼方式を採用している。微粉炭燃焼時に生成する窒素酸化物（NOx）の排出量や燃焼灰中に残存する未燃分の生成量は，微粉炭と空気の混合方法の工夫で調整可能であることから，種々の微粉炭バーナが開発されている。 さらに，昼夜の電力需要の変化に応じた負荷変動に対しても燃焼機能の向上が求められている。 筆者らほ，これまで，これらのニーズに対応した技術として，負荷変動に対する追従性を高め，かつNOxおよび灰中末燃分濃鹿を低減できる微粉炭バーナを開発した。 本バーナは，燃焼負荷を減少させた場合でも安定した燃焼が達成できるよう，負荷減少に伴い希薄になる微粉炭をバーナ内で濃縮して必要な濃度まで高めて燃焼する機能を有している。 微粉炭濃度の調整は，バーナノズル内に設置されたリングを移動することで行うが，コールドモデルを用いた微粉炭濃度の実測による微粉炭濃縮特性の評佃結果においては，リングをバーナノズル出口に近づけることでノズル外周側の微粉炭濃度が高くなることがわかっている。しかし，本バーナの内部には種々の部品が組み込まれており，空気の流動や拉子挙動が複雑なため，微粉炭濃縮原理の解明は不十分なままであった。